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人形机器人行业深度报告:AI风起,量产在即.docx
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人形机器人行业深度报告:AI 风起,量产在即
复盘人形机器人发展:从技术验证期到商业试水期,特斯拉引领 商业化探索
由技术验证期向商业试水期过渡,产业化呈现冰火两重天
人形机器人诞生已有 30 余年,由技术验证期向初步商业化过渡,产品行动能力
随技术突 破不断提高。人形机器人的发展历程主要分为 三 个 阶 段 : 第 一 阶 段
(1973-2000 年)技术 起步期:以早稻田大学加藤一郎团队仿人机器人为代表
的早期发展阶段,机器人实现双足 行走,但动作缓慢;第二阶段(2001-2015
年)技术突破期:以本田仿人机器人 ASIMO 为代表的系统高度集成发展阶段,
机器人的功能和性能大幅突破,具有初步的行动能力, 期间 NAO 机器人实现
在高校教育场景的商业化落地;第三阶段(2016 年至今)产业化尝 试期:以波
士顿动力 Atlas 为代表的高动态运动发展阶段,机器人技术具备一定基础,能
完成“跑酷”等动作,并开启探索人机交互、运输等落地场景。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88591937/bg2.jpg)
2023 年特斯拉已从概念进化到可完成复杂动作的实体,或引领行业进入新发展
阶段。从 2021 年 8 月到 2023 年 5 月不到两年时间,Optimus 实现了从
概念提出到原型机落地,产 品已从需要人搀扶且无法工作,发展到可以灵活行走、
抓取物体、腿部末端关节落地的同 时不打碎鸡蛋,力矩控制能力和与人协作的安
全性大幅提高,特斯拉从行业新进入者快速 成长为行业产品翘楚。同时特斯拉机
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88591937/bg3.jpg)
器人移植了汽车国产供应链的经验,为产业量产提供 了新思路,我们看好特斯拉
引领行业进入下一发展新阶段。
市场参与者以科技公司为主,技术有初步基础但方案尚未统一,商业化呈现冰火
两重天状 态。自 21 世纪初本田发布首款人形机器人 AISMO 起,全球多家科
技公司和高校均开始人 形机器人的研发。从全球产品来看,各方落地场景和技术
路 径 的 差 异 较 大 , 商 业 化 方 差 也 较 大 , 目 前 商 业 化 推 进 较 快 的 有 特 斯 拉
Optimus、优必选 Walker 等,成功实现商业化的 产品有软银用于儿童教学的
NAO、波士顿动力用于搬运和拍摄的 Spot、1X Technologies 用于夜间巡逻的
EVE 机器人,而行业部分“元老级”产品如本田 ASIMO 和软银 Pepper 等已停
售。经梳理,我们发现产品商业化的成功和失败有一定共性: 商业化失败的产品
具有以下共性:(1)产品行动能力较差或实用性较差,停留在展览的 “橱窗”阶
段,并未找到合适的商业化场景,如软银的 Pepper,其售价与另一款机器人 产
品 NAO 相近,但 Pepper 硬件条件弱且可靠性较差,仅用于展览,商用化失
败,而面向 教育场景的 NAO 成功实现商业化;(2)成本居高不下。本田原意
希望 ASIMO 在老年人照 顾场景实现商业化,但其造价高达 300-400 万美元,
ASIMO 终在 2022 年 3 月退役。
机器人自由度与量产成本为正相关关系,商业化进展较快机器人的共性在于,面
向垂直化 场景且匹配了相应的自由度,成本适中能为市场接受。如 EVE 机器人
专门用于安防和夜 间巡逻,其腿部为双轮结构,虽无法跨越障碍,但可满足夜间
巡逻的基本需求,售价仅 32 万元。而特斯拉 Optimus 则依托汽车产业链优势
平衡了机器人自由度与量产成本的矛盾, 能完成行走、上下落体、拿物体等商业
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88591937/bg4.jpg)
化目标明确的动作,而量产后价格仅 2 万美元(目 标),是能完成行走、搬运
物体同类机器人产品价格的 1/10。
从主流的人形机器人厂商的具体产品方案来看,除了波士顿动力 Atlas 以液压驱
动方案为 主,在 80kg 的体重下实现了 5km/h 以上的行驶速度,其他厂商大
多采用伺服电机+谐波减 速器或旋转电机的方案,体重在 50-70kg 左右,行驶
速度在 3km/h 左右:
(1)波士顿动力的 Atlas:以液压驱动实现高阶运动性能,对应是高昂的制造成
本难以商 业化,目前在实验室阶段:(a)驱动:采用液压驱动方案,并用定制
电池+阀门+液压动力 单元为全身 28 个自由度提供高功率,以完成高负载且更
灵活的动作。(b)运控:从行为 库中自主选择执行动作,执行中通过模型预测
控制器 MPC 调整细节,目前能自主规划路 径。(c)感知:由“激光雷达+立体
传感器”方案转向“RGB 摄像头+ToF 传感器”方案 来构建 3D 地图。(d)不足:
液压系统的制造成本较高,Atlas 落地成本高达 200 万美元, 高昂成本制约商
业化落地。
(2)Engineered Arts 的 Ameca:面部表情和肢体动作逼近真人,人机交互表
现出色, 但实际商业用途不突出。Ameca 立足在人机交互,能实现逼真的面部
表情和肢体动作,接 入 GPT3/3.5/4 后进一步优化了人机交互效果。Ameca
的底层系统使用机器人操作系统 Tritium 和工程艺术系统 Mesmer,前者负责
机械结构的联动,后者负责提供丰富的面部表 情和肢体动作,其定价在 13 万
美元左右,缺点在于无法行走,只面向娱乐和表演场景。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88591937/bg5.jpg)
(3)Agility Robotics 的 Digit:没有头部,主要用于物流和执法部门,价格昂
贵,商业 化规模小。Digit 拥有 16 个自由度,可实现膝盖关节向后弯曲且支持
大多软件 API 用于用 户开发,有更高的机器平衡性和更灵活的应用场景。该项
目由亚马逊参投,主要用于物流 仓库的配送场景以及军事部门的非武器场景,20
年已向福特交付 2 台,21 年出货 40-60 万台,售价 25 万美元。
(4)优必选的 Walker:主攻娱乐场景的国产机器人。(a)运动控制:采用纯
电机驱动方 案(旋转电机、伺服电机+谐波减速器),或采用 1200kg·cm 关节
的高性能伺服驱动器, (b)环境感知:U-SLAM 视觉导航+手部力矩传感器+
膝盖高精惯导+脐部超声波传感器, (c)能实现多模态的情感交互,娱乐性能
突出,搭配高性能伺服驱动器后可完成较多高 爆发性和精细化的工作,售价 60
万美元。
(5)宇树科技的 Unitree H1:国内第一款能跑的全尺寸通用人形机器人。(a)
运动控制: H1 人形机器人拥有 19 个自由度(10*腿部+1*腰部+8*手部),
腿部使用了宇树自研的大扭 矩高功率 M107 关节电机、搭配中空轴线和双编码
器,峰值扭矩达 360N·m,运动灵活 性、速度、续航、负载能力都有显著提升,
(b)环境感知:配备 3D 激光雷达和一个深度 摄像头实现了 360°全景深度感
知, ( c)应 用 :H1 人形 机 器人 身 高 180cm, 体 重 47kg, 运 动速 度 可达
5.4km/h(1.5m/s),售价或低于 9 万美元。
(6)小米的 Cyberone:实现人类情绪和三维空间的感知,打造高效人机交互。
(a)运 动控制:身高 177cm,体重 52kg,运动速度 3.6km/h,拥有自由度 21
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